專利名稱：定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率的電磁裝置，屬于電動機(jī)領(lǐng)域。技術(shù)背景
目前在對傳統(tǒng)采用的定子靜止的無論交、直流電動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)中，因定子、轉(zhuǎn)子不能以恒等速率逆轉(zhuǎn)；使電動機(jī)換向器換向角度無定數(shù)而無法采用各種勵磁方式，不能適用于各種類型的電動機(jī)，使定子所受電磁力反作用力及產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不能與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩同軸順向合并輸出而利用起來；這樣定子所受到的電磁
力反作用力與固定電動機(jī)機(jī)體的固定力相抵消。使其起動、最大、額定轉(zhuǎn)矩及固有、人為機(jī)械特性的硬度都還有再提高一倍的潛能沒有開發(fā)出來。另電磁
力的反作用力產(chǎn)生了負(fù)面效應(yīng)當(dāng)以機(jī)件固定機(jī)體時機(jī)體震動、噪音大，手提式電動工具使用時穩(wěn)定機(jī)體費(fèi)力如水鉆等，堵轉(zhuǎn)時機(jī)體突然逆轉(zhuǎn)易傷人。

發(fā)明內(nèi)容
定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)目的是提供一種定子在受到電磁力F1的反作用力F2時與轉(zhuǎn)子等速率逆轉(zhuǎn)的電動機(jī)；并對定子產(chǎn)生的與轉(zhuǎn)子反向的轉(zhuǎn)矩T2作等值反向機(jī)械調(diào)整，使之與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩T1同軸順向合并輸出，在與傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)磁場強(qiáng)度、電樞繞組、輸入電源條件相同時，將傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩包括起動、最大、額定轉(zhuǎn)矩加大一倍，將固有機(jī)械特性的硬度加大一倍，并且可以采用現(xiàn)有的各種勵磁方式，適用于現(xiàn)有的任何類型和系列的電動機(jī)。消除電磁力反作用力的負(fù)面效應(yīng)。
定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)技術(shù)方案機(jī)座與定子分離，如圖l:在機(jī)座內(nèi)一端設(shè)一鋼性正方體，其一端面水平，轉(zhuǎn)子軸線在另一端面中心點(diǎn)與該面垂直相交;正方體上、下兩端面各以一主連接臂連接機(jī)座，在主連接臂上設(shè)四條副連接臂連接機(jī)座，將正方體水平延軸向中心洞穿，如圖2;在正方體鄰定子近的端面設(shè)單傾長內(nèi)圈定子軸承，內(nèi)圈連接正方體，遠(yuǎn)端面設(shè)單傾長內(nèi)圈轉(zhuǎn)子軸承，外圈連接正方體，在正方體左右水平相對兩端面，各以該面對角線交點(diǎn)為圓心垂直對稱于轉(zhuǎn)子軸設(shè)兩個單傾長內(nèi)圈中介軸承，外圈連接正方體；定子軸承外圈、兩個中介軸承內(nèi)圈、轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈各設(shè)一輪冠距、安裝距、齒數(shù)全等的錐齒輪，兩中介齒輪分別嚙合定子齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪組成口形，將這一組合機(jī)構(gòu)稱為反傳器；轉(zhuǎn)子軸由鄰定子近端面虛空穿入正方體洞穿孔與遠(yuǎn)端面的轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈連接，定子與定子軸承外圈連接；(建議大型機(jī)體該定子軸承采用長滾柱滾子以及雙列滾柱滾子長內(nèi)圈軸承，可用半浸油齒輪)在機(jī)座另一端將反傳器去掉四個齒輪及兩個中介軸承，水平轉(zhuǎn)180°安裝；轉(zhuǎn)子軸上縱向?qū)ΨQ開兩溝槽，穿過轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈連接處，轉(zhuǎn)子所需電流經(jīng)設(shè)在正方體鄰定子遠(yuǎn)端面上的轉(zhuǎn)子電刷，其接觸設(shè)在轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子集電環(huán)，連接轉(zhuǎn)子集電環(huán)的引線經(jīng)轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈之間的溝槽穿入，過正方體洞穿孔與轉(zhuǎn)子電路連接，定子所需電流經(jīng)設(shè)在正方體兩水平側(cè)面的定子電刷接觸設(shè)在定子與定子軸承連接處的外環(huán)設(shè)有的定子集電環(huán)，定子集電環(huán)引流線經(jīng)定子上設(shè)有的穿孔進(jìn)入定子連接定子電路；轉(zhuǎn)子電流需換向電動機(jī)，轉(zhuǎn)子集電環(huán)改為轉(zhuǎn)子換向器，轉(zhuǎn)子換向器的換向角度是傳統(tǒng)定子靜止同類型同極數(shù)電動機(jī)換向角度的V2，轉(zhuǎn)子軸由一端延出端蓋，定子上所有機(jī)件位置和質(zhì)量關(guān)于定子軸承軸線連線垂直對稱。
定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)要解決的問題l，通過反傳器定子、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩都可以作等值反向調(diào)整，其輸出轉(zhuǎn)矩T是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩Tl與定子轉(zhuǎn)矩T2的絕對值的和。如精確推算因?yàn)镕l=-F2，且電動機(jī)定子半徑R略大于轉(zhuǎn)子半徑r，所以T2=F2*R, Tl=Fl*r， *表示相乘，T=T1+T2=F1 (R+r)。如忽略R與r之差，定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)動力輸出軸的輸出轉(zhuǎn)矩是，T1=T2，T=2T1，既在同等條件下，比傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩加大一倍。既定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)把同功率傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)的起動、最大、額定轉(zhuǎn)矩提高了一倍。2，定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子運(yùn)行及反傳器功能分析因定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)的反傳器上四個齒輪輪冠距、安裝距、齒數(shù)全等1)使其無論是空轉(zhuǎn)和加負(fù)載工作時定子絕對角速率W2與轉(zhuǎn)子絕對角速率Wl大小相等，W2=W1。 2)其制約著定子和轉(zhuǎn)子每一瞬間角加速度的值大小相等。3)其定子與轉(zhuǎn)子相對角速度W是二者絕對角速度的絕對值的和；這與在一切條件相同下傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)定子與轉(zhuǎn)子相對角速度既轉(zhuǎn)子絕對角速度大小相等，既W二W1+W2。所以在一切相同條件下定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)動力輸出軸的轉(zhuǎn)速是傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)轉(zhuǎn)速的1/2，既Wl=W2=W/2。反傳器并非簡單的制約定子和轉(zhuǎn)子的絕對角速率和角加速度的值大小相等，它同時通過中介齒輪在定子與轉(zhuǎn)子之間、于旋轉(zhuǎn)的每一瞬間總是將轉(zhuǎn)矩從角加速度瞬間變化量大的一方向瞬間變化量小的一方傳導(dǎo)和增補(bǔ)，以保持和達(dá)到定子與轉(zhuǎn)子的角加速度的值及角速率每一時刻大小相等。所以反傳器不單是定子和轉(zhuǎn)子速率的制約器，更是定子和轉(zhuǎn)子機(jī)械動能的相互傳導(dǎo)、平衡器。它總是將負(fù)載轉(zhuǎn)矩平均分配給定子和轉(zhuǎn)子共同完成拖動。則當(dāng)磁場強(qiáng)度、電樞繞組及輸入電源電流、電壓相同條件時傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)輸出功率PA與定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)的輸出功率PB相等，既PA=PB，傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)輸出功率PA=T1*W，而定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)的輸出功率PB=2Tl*W/2。定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩是傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)的2倍，輸出軸的轉(zhuǎn)速是傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)的1/2。其從根本上改變了傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，既固有機(jī)械特性硬度加大了一倍。如圖3:將公式PB二2TWW/2在相同功率及系列三相異步交流傳統(tǒng)電動機(jī)固有機(jī)械特性曲線Te坐標(biāo)系上對應(yīng)各點(diǎn)連線，就得到定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)三相異步交流電動機(jī)將傳統(tǒng)定子靜止三相異步交流電動機(jī)同步點(diǎn)起動點(diǎn)臨界工作點(diǎn)改變，固有機(jī)械特性硬度提高一倍的曲線圖WTe。3-反傳器四個組成口形的齒輪其四個嚙合點(diǎn)在一個平面內(nèi)，F(xiàn)l=-F2，又四個齒輪輪冠距、安裝距、齒數(shù)全等，則F1、 F2產(chǎn)生的力矩既偏軸力在四個嚙合點(diǎn)上關(guān)于正方形對角線成十字對稱而平衡，消除了電磁力反作用力的負(fù)面效應(yīng)。
定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)解決問題的效果在磁場強(qiáng)度、電樞繞組，類型、系列及電源條件相同時，定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)與傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)比較1 定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)應(yīng)用于任何適合傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)工作的領(lǐng)域時，在起動電流相同時起動轉(zhuǎn)矩大一倍，高效。起動轉(zhuǎn)矩相同時起動電流小50%，節(jié)能。2 定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)應(yīng)用于電力機(jī)車行走電動機(jī)其拖動電力機(jī)車負(fù)載質(zhì)量大一倍、提速快爬坡能力強(qiáng)，機(jī)械特性硬度大運(yùn)行穩(wěn)定。3*應(yīng)用于塔吊、電梯等提吊動力時，其提吊重物質(zhì)量大一倍。應(yīng)用于水泵加大一倍揚(yáng)程。4 應(yīng)用于傳送、軋鋼、機(jī)床及其他多軸電力拖動系統(tǒng)時可減少在電動機(jī)與工作機(jī)構(gòu)之間的變速傳動機(jī)構(gòu)，減小電動機(jī)的負(fù)載而具有高效、節(jié)能的實(shí)用價值。5 在手提式電動工具定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)機(jī)體、手柄不受電磁力反作用力使用中機(jī)體平穩(wěn)，振動、噪音小，沒有堵轉(zhuǎn)時機(jī)體逆轉(zhuǎn)情況，操作安全省力；所有軸承、齒輪受偏軸力均衡對稱，機(jī)件受沖擊力小，故障率低。6 需要與轉(zhuǎn)子軸垂直方向輸出動力時可以在中介軸承上加軸引出。


圖l是正方體與機(jī)座連接圖。
1、正方體。10、主連接臂。11、機(jī)座。12、洞穿孔。13、副連接臂。圖2為反傳器連接俯視圖。(為不影響視線副連接臂沒有畫出)1、正方體。2、轉(zhuǎn)子軸。3、轉(zhuǎn)子軸承。4、轉(zhuǎn)子齒輪。5、中介軸承。6、中介齒輪。7、定子軸承。8、定子齒輪。9、定子。10、主連接臂。
圖3是相同功率傳統(tǒng)定子靜止三相異步電動機(jī)與定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)三相異步電動機(jī)固有機(jī)械特性曲線Te與WTe的對比圖。
21、曲線Te。 22、 Te同步點(diǎn)。23、 Te起動點(diǎn)。24、 Te臨界工作點(diǎn)。該坐標(biāo)系及曲線Te引自機(jī)械工業(yè)出版社 《電機(jī)與拖動》第215頁 2007年9月第i版第i次印刷 ISBN978-7-111-21696-425、曲線WTe。 26、 WTe同步點(diǎn)。27. WTe起動點(diǎn)。28、 WTe臨界工作點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
機(jī)座與定子分離，如圖l，在機(jī)座內(nèi)一端設(shè)一鋼性正方體，其一端面水平，轉(zhuǎn)子軸線在另一端面中心點(diǎn)與該面垂直相交；正方體上、下兩端面各以一主連接臂連接機(jī)座，在主連接臂上設(shè)四條副連接臂連接機(jī)座，將正方體水平延軸向中心洞穿；如圖2，在正方體鄰定子近的端面設(shè)單傾長內(nèi)圈定子軸承，內(nèi)圈連接正方體，遠(yuǎn)端面設(shè)單傾長內(nèi)圈轉(zhuǎn)子軸承，外圈連接正方體，在正方體左右水平相對兩側(cè)面，各以該面對角線交點(diǎn)為圓心垂直對稱于轉(zhuǎn)子軸設(shè)兩個單傾長內(nèi)圈中介軸承，外圈連接正方體；定子軸承外圈、兩個中介軸承內(nèi)圈、轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈各設(shè)一輪冠距、安裝距、齒數(shù)全等的錐齒輪，兩中介齒輪分別嚙合定子齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪組成口形，將這一組合機(jī)構(gòu)稱為反傳器；轉(zhuǎn)子軸由鄰定子近端面虛空穿入正方體洞穿孔與遠(yuǎn)端面的轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈連接，定子與定子軸承外圈連接；
(建議在大型機(jī)體該定子軸承采用長滾柱滾子以及雙列滾柱滾子長內(nèi)圈軸承，可采用半浸油齒輪)在機(jī)座的另一端將反傳器去掉四個齒輪及兩個中介軸承，水平轉(zhuǎn)180°安裝，定子軸承、轉(zhuǎn)子軸承軸線在一條直線上；轉(zhuǎn)子軸上縱向?qū)ΨQ開兩溝槽，穿過轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈連接處，轉(zhuǎn)子所需電流，經(jīng)設(shè)在正方體鄰定子遠(yuǎn)端面上的轉(zhuǎn)子電刷接觸設(shè)在轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子集電環(huán)，連接轉(zhuǎn)子集電環(huán)的弓I線經(jīng)轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子軸承內(nèi)圈之間的溝槽穿入，過正方體洞穿孔與轉(zhuǎn)子電路連接，定子所需電流經(jīng)設(shè)在正方體兩水平側(cè)面的定子電刷，其接觸在定子與定子軸承連接處的外環(huán)設(shè)有的定子集電環(huán)，定子集電環(huán)引流線經(jīng)定子上設(shè)有的穿
孔進(jìn)入定子連接定子電路；轉(zhuǎn)子電流需換向電動機(jī)，轉(zhuǎn)子集電環(huán)改為轉(zhuǎn)子換向器，換向器的換向角度是傳統(tǒng)定子靜止同類型同極數(shù)電動機(jī)換向角度的1/2,轉(zhuǎn)子軸由一端延出端蓋，定子上所有機(jī)件位置和質(zhì)量關(guān)于定子軸承軸線連線垂直對稱。接通電源，電動機(jī)定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)。如 一臺兩對主磁極永磁體定子，轉(zhuǎn)子鐵芯他勵的直流定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)其轉(zhuǎn)子換向器換向角度是45° ，將之應(yīng)用于電力機(jī)車、地鐵、動車組行走電動機(jī)在相同功率條件下比傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)對于頻繁進(jìn)出站，電動機(jī)在停與起動間經(jīng)常轉(zhuǎn)換，其起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，高效節(jié)能；因最大轉(zhuǎn)矩大可以提高額定轉(zhuǎn)矩，拖動負(fù)載質(zhì)量大，可減少電動機(jī)與車輪之間多軸拖動的變速傳動機(jī)構(gòu)，可減少機(jī)車上行走電動機(jī)的總功率而減少電動機(jī)的數(shù)量，高效節(jié)能；轉(zhuǎn)矩大機(jī)械特性硬提速快，爬坡能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多拉快跑。
權(quán)利要求
1·定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，包括定子、端蓋、機(jī)座、電刷、換向器、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子軸承、定子軸承、中介軸承、定子齒輪、中介齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪；其技術(shù)特征是機(jī)座與定子分離，在機(jī)座內(nèi)的兩端各設(shè)一正方體，分別連接機(jī)座，兩個正方體上各設(shè)有定子軸承、轉(zhuǎn)子軸承，轉(zhuǎn)子軸兩端從兩個正方體上各設(shè)有的洞穿孔穿過分別連接兩個轉(zhuǎn)子軸承，定子在兩個正方體之間連接兩個定子軸承，兩個中介軸承設(shè)在其中一個正方體上，中介軸承上各設(shè)有中介齒輪并分別嚙合設(shè)在該正方體的定子齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪；在另一個正方體上設(shè)有轉(zhuǎn)子電刷、定子電刷，轉(zhuǎn)子軸上設(shè)有轉(zhuǎn)子集電環(huán)，定子上設(shè)有定子集電環(huán)；轉(zhuǎn)子軸由一端延出端蓋。
2.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子齒輪和中介齒輪和轉(zhuǎn)子齒輪齒數(shù)相等。
3.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子齒輪與中介齒輪嚙合，中介齒輪與轉(zhuǎn)子齒輪嚙合。
4.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子重力支撐力通過定子軸承。
5.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子轉(zhuǎn)矩連接順序?yàn)槎ㄗ印⒍ㄗ虞S承、定子齒輪、中介齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸。
6.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子軸承軸線和轉(zhuǎn)子軸承軸線在一條直線上安裝。
7.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是中介軸承軸線與轉(zhuǎn)子軸軸線垂直安裝。
8.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是轉(zhuǎn)子換向器的換向角度是傳統(tǒng)定子靜止同類型同極數(shù)電動機(jī)換向角度的1/2。
9.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子上所有機(jī)件位置和質(zhì)量關(guān)于定子軸承軸線連線垂直對稱。
10.如權(quán)項(xiàng)1所述的定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)，其技術(shù)特征是定子與轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn)速率相等，滿足公式W2=W1。
全文摘要
定轉(zhuǎn)子同步逆轉(zhuǎn)電動機(jī)屬電動機(jī)領(lǐng)域，機(jī)座與定子分離機(jī)座上與轉(zhuǎn)子軸承同軸線加裝定子軸承連接定子，機(jī)座上加裝兩個中介軸承，轉(zhuǎn)子軸承定子軸承中介軸承上各安裝一齒輪，兩中介齒輪分別嚙合定子齒輪、轉(zhuǎn)子齒輪；可采用各種勵磁方式，適用于任何類型和系列電動機(jī)；定子與轉(zhuǎn)子等速率互逆旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩同軸順向合并輸出。在一切條件等同時將傳統(tǒng)定子靜止電動機(jī)起動、最大、額定轉(zhuǎn)矩及固有機(jī)械特性硬度提高一倍，輸出轉(zhuǎn)速降低1/2；起動轉(zhuǎn)矩相同，起動電流小50％，節(jié)能，同轉(zhuǎn)矩體積小，應(yīng)用于行走電動機(jī)拖動負(fù)載、提速、爬坡能力提高一倍。消除手提式電動工具堵轉(zhuǎn)時機(jī)體逆轉(zhuǎn)。將水泵揚(yáng)程提高一倍。
文檔編號H02K7/00GK101562378SQ20081005480
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者川 王 申請人:川 王